Химия и химические технологии.

Фундаментальные проблемы создания новых материалов и технологий.

 

К.х.н. Тулешова Э.Ж.

Международный казахско – турецкий университет им. Х.А.Ясави, Казахстан

Влияние состава электролита

на формирование оксида серебра

С начала развития электрохимической технологии все пути совершенствования ее процессов сводились к изменению условий электролиза, тогда как его основа – питающий ванну постоянный ток долгое время остается неизменным. К настоящему времени проведены многочисленные исследования электрохимического поведения различных металлов при поляризации переменным током. Используя переменный ток, можно осуществлять разнообразные электрохимические реакции в растворах с участием или без участия материала электродов в окислительно-восстановительных процессах [1-5].

В работе [6] представлены результаты электрохимического поведения серебра при поляризации промышленным переменным током частотой 50 Гц в сернокислом растворе.

Целью данного исследования явилось получение оксида серебра электрохимическим способом при поляризации промышленным переменным током частотой 50 Гц в растворе сульфата натрия.

Электролиз проводили в электролитической ячейке представленной в работе [6] в 0,5 М растворе сульфата натрия. В качестве электродов использовали титановую проволоку и серебряную пластинку.

Нами исследовано влияние плотности тока на титановом электроде на ВТ образования оксида серебра. Как видно из рисунка 1 с повышением плотности тока на титановом электроде резко повышается ВТ образования оксида серебра при iTi= 100 кА/м2  не превышает 83,2% и далее при более высоких плотностях тока ВТ падает.

На рисунке 2 представлена зависимость ВТ образования оксида серебра от плотности переменного тока в  0,5 М растворе сульфата натрия. Максимальный выход по току образования оксида серебра составляет 83,2% при плотности переменного тока  200 А/м2.  Повышение плотности переменного тока на серебряном электроде приводит к снижению ВТ образования оксида серебра, это позволяет полагать, что в анодном полупериоде протекают  побочные реакции.

На рисунке 2 (кривая 3) приведено влияние плотности тока на серебряном электроде на скорость образования оксида серебра. Как видно, до плотности тока 400 А/м2 скорость растет, а далее начинает снижаться. Эти данные однозначно свидетельствуют об образовании на поверхности электрода пассивных пленок и увеличения скорости побочной реакции выделения кислорода.

 
Для сравнения нами было исследовано анодное растворение серебра при поляризации постоянным током. На основании проведенных исследований получена зависимость ВТ растворения серебра от плотности постоянного тока (рис.2 кривая 2). Выход по току образования оксида серебра в растворе сульфата натрия не превышает 31,4 %.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 - Влияние плотности тока на титановом электроде

на ВТ (кривая 1) и скорость (кривая 2) образования оксида серебра:

 iAg=200 А/м2, [Na2SO4]=0.5 M,t=0,25 час
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рисунок 2 -  Влияние плотности тока на серебряном электроде

на ВТ (кривая 1) и  скорость  (кривая 3) образования оксида серебра,

а также при анодной поляризации  (кривая 2):

 iTi =100 кА/м2, [Na2SO4] = 0.5 M, t=0,25 час

 С повышением концентрации сульфата натрия ВТ и скорость образования оксида серебра снижаются (таблица 1).

Таблица 1.

 Влияние концентрации сульфата натрия  на ВТ и скорость образования оксида серебра: iAg=200 А/м2, iTi =100 кА/м2, t=0,25 час

 

Концентрация сульфата натрия

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

ВТ,%

83,2

76

69

61

52

47

скорость растворения серебра, мг/см2·час

33,3

31,8

28,0

24,5

20,8

19,1

 

Изучено также влияние температуры раствора на процесс образования оксида серебра при поляризации промышленным переменным током. С повышением температуры раствора наблюдается аномальное снижение выхода по току образования оксида серебра (рис.3). С повышением температуры раствора согласно уравнению Нернста Ep=E0+RT/nFlg[Ag+] равновесный потенциал системы Ag+«Ag0 смещается в более положительную сторону. В этой связи усиливается возможность восстановления ионов серебра в катодном полупериоде переменного тока. Все это в целом приводит к уменьшению ВТ растворения серебра.
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рисунок 3 -  Влияние температуры электролита на ВТ (кривая 1)

      и скорость   (кривая 2) образования оксида серебра: iAg=200 А/м2,

iTi =100 кА/м2, t=0,25 час, [Na2SO4] = 0.5М

 

Влияние частоты переменного тока изучено в интервале от 50 до 350 Гц. Максимальное значение ВТ растворения серебра наблюдается при 50 Гц. Дальнейшее повышение частоты тока ведет к снижению выхода по току. При частоте тока 400 Гц и выше серебро практически не растворяется. Снижение скорости электрорастворения с увеличением частоты тока, по-видимому, происходит из-за снижения длительности анодного полупериода.

 

 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рисунок 4 -  Влияние частоты переменного тока на ВТ (кривая 1)

    и скорость   (кривая 2) образования оксида серебра:

iAg=200 А/м2, iTi =100 кА/м2, [Na2SO4] = 0.5 M, t=0,25 час

 

Таким образом, нами впервые изучено электрохимическое поведение серебра в растворе сульфата натрия при поляризации промышленным переменным током. Показано, что при поляризации переменным током все изученные параметры оказывают заметное влияние на ВТ и скорость образования оксида сербра в исследуемой среде. В оптимальных условиях выход по току образования оксида серебра составляет 83,2%.

Литература:

1. Шульгин Л.П. Электрохимические процессы на переменном токе. «Наука», Л., 1974. – 63с.

2. Баешов А.Б., Сарбаева Г.Т., Баешова А.К., Журинов М.Ж. Электрохимическое поведение свинца в водных растворах при поляризации промышленным переменным током «Поиск», № 1., 1996. –  С.7.

3. Баешов А.Б., Сулейманова Д.З., Сарбаева Г.Т. Растворение биполярного титанового электрода при поляризации переменным током. В кн.: Вестник КазГУ, серия химическая, вып.2, Алматы, 1995. –  С.22-28.

4. Баешова С.А, Сулейманова Г.Т., Баешов А.Б. Извлечение молибдена из молибденсодержащих промышленных отходов // Материалы Международной конференции «Экология, наука, производство в решении экологических проблем», Уфа. – 2002, –  С. 204-208.

5. Озеров А.М., Кривцов А.К., Хамаев В.А. Нестационарный электролиз. Волгоград. Изд-во Ниневолская. -1972. – 159 с.

6. Баешов А.Б., Тулешова Э.Ж., Баешова А.К. Влияние различных параметров на поведение серебра в сернокислом растворе при поляризации промышленным переменным током. Вестник КазНУ, серия химическая, № 4 (40), 2004. –  С.170-175.